2026年5月30日，第十個全國科技工作者日，中國科學技術大學陸朝陽教授獲得第四屆全國創新爭先獎。

此前，北京時間5月13日晚，國際學術期刊《自然》發表了一項來自中國的重磅成果：中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊，聯合國內多家科研單位成功研製出“九章四號”光量子計算原型機，首次操縱和探測高達3050個光子的量子態，再度刷新光量子資訊技術世界紀錄，求解高斯玻色取樣問題比目前全球最快的超級電腦快10的54次方倍。

4月10日拍攝的“九章四號”量子計算原型機局部。新華社記者 周牧 攝

陸朝陽教授提到，在“九章四號”這束照亮量子科技前沿的光芒背後，有一群平均年齡20多歲的科研工作者。作為“九章四號”技術研發團隊成員，他們不斷學習、突破、拼搏、傳承，靠近光、追隨光、成為光、散發光，在青春的賽道上奮力奔跑。

“破繭”之光：編一張時空的網

120多年前，當馬克斯·普朗克提出“量子”概念時，恐怕再大膽的人也難以想像，這個最小的、不可再分割的能量單位將給世界帶來多大的改變——鐳射、電腦、網際網路、手機等都與此相關。

基於量子的疊加態與糾纏特性，量子電腦被認為將是最具威力的量子資訊應用。簡單説：經典電腦的比特像一枚硬幣，一次只能正面或反面；量子電腦的量子比特可以同時是“0”和“1”，像一枚快速旋轉的硬幣，還能讓多個硬幣“糾纏”在一起，從而同時計算海量路徑。

目前主流量子計算技術路線包括超導、離子阱、光量子和中性原子等。“九章”系列是光量子電腦——它用光子來編碼量子比特，可以説操縱的光子數越多，性能越強。

從2020年“九章”光量子計算原型機探測和操縱76個光子到2023年“九章三號”255個光子，光子數不斷提升，然而光量子計算要擴大規模，光子損耗就像一堵越砌越高的墻。

傳統方案是“純空間編碼”，要增加光子，就得增加光源和一大堆光學器件。光學網路越來越大、越來越複雜，光子在裏面很容易跑丟。

4月10日拍攝的“九章四號”量子計算原型機局部。新華社記者 周牧 攝

想辦法突破這個“結界”，成了“九章四號”的使命之一。為此，團隊泡在實驗室裏，翻遍了國內外相關文獻，陸朝陽教授帶著大家開了幾十次頭腦風暴會。2023年夏天的一個深夜，小夥伴們走出實驗室，在科大校園的林蔭道上散步。晚風拂過樹葉，路燈的光影在地面交錯，他們突然産生了一個大膽的想法：既然空間維度難擴容，為什麼不把時間維度加進來？

這個靈光一閃的念頭，最終長成了“九章四號”核心的技術突破——可編程時空混合編碼架構。

這束“突破之光”，照亮了一條全新的技術路徑。小夥伴們與山西大學和濟南量子技術研究院的同事一起合作，研發了高效率的光參量振蕩器光源，這是“九章四號”的高品質量子光源“燃料”。為了讓這些“燃料”充分發揮算力，團隊中的小夥子劉華亮又設計了一個獨特的三級級聯時空混合編碼干涉儀，這是“九章四號”的“發動機”。他們將1024個高效率壓縮態光場整合到8176個模式的線路中，系統總效率達到51%，光源效率高達92%。

結果驗證了靈感的正確：“九章四號”最終獲得了對高達3050個光子的操縱和探測能力，比之前的世界紀錄提升了超過十倍。數千光子的操控規模帶來算力的指數級提升，“九章四號”在執行高斯玻色取樣任務中，生成一個樣本僅需25微秒，而使用目前世界上最強大的超級電腦和最好的經典演算法，需要超過10的42次方年的時間，量子優勢比達到10的54次方量級。

砥礪之光：一場又一場的“硬仗”

推開“九章四號”實驗室的大門，沒有科幻電影裏炫目的“黑科技”場景，有的只是一個複雜的堆滿鐳射、晶體、電子器件和各種線纜的試驗臺，一束束在光學元器件裏穿梭的微光，映照著一群20多歲年輕人最熾熱的模樣。

靈感可以來自一瞬間，但把靈感變成現實，需要的是日復一日的“死磕”。從2023年6月起，6名平均年齡只有24歲的博士生，幾乎全年無休地泡在實驗室裏，做實驗、調參數、查故障，成為這群年輕人的日常。

“九章四號”技術研發團隊成員。新華社記者 周牧 攝

劉華亮説，為了趕實驗進度，他們連續3個春節都留守在實驗室。2024年除夕，整個校園空空蕩蕩，只有他們圍在實驗室一邊吃著餃子，一邊盯著螢幕上的實驗數據。“那時候沒覺得苦，因為每個人都憋著一股勁。”

光量子計算原型機的搭建如同拼一個精密的“樂高”，數百個鏡片、分束器、探測器的位置都要精確到微米級。負責搭建干涉儀的粟昊，每天坐在光學平臺前，一點點微調器件的位置，經常一坐就是一下午，站起來的時候腿都麻得走不動路。3套複雜的干涉儀，他搭了拆、拆了搭，前前後後改了10多版，才最終達到設計要求。

前所未有的實驗規模，給標定和驗證帶來了巨大挑戰。近千萬個矩陣元素需要精確測量，負責測量的龔思秋巧妙分析實驗結構，把需要計算的元素從近千萬壓縮到不到一千個。為了證明“九章四號”比超算快，他試遍現有的求解器，最終用一套新方法推算出：用全球最快超算模擬“九章四號”，需要10的42次方年。

幾輪實驗下來，採集到的原始數據裝滿了整整5個移動硬碟。所有原始數據，提前一年就在學術界公開接受廣泛的基準測試。

論文審稿的過程，又是一場硬仗。三輪審稿，團隊花了兩個月時間，寫了整整60多頁的回復，用清晰的邏輯和無可辯駁的紮實數據結論，徹底説服了審稿專家。

陸朝陽教授（中）和學生們在中科院量子資訊和量子科技創新研究院上海實驗室檢查光量子電腦的運作情況（資料圖片）。新華社記者 金立旺 攝

星火之光：從仰望巨人到站上肩膀

“九章”系列量子電腦得名于中國古代數學專著《九章算術》。“九章”的故事，卻從來都是一場青春的接力。

2016年，17歲的劉華亮考入中國科大。那時“墨子號”量子科學實驗衛星剛剛上天，潘建偉院士給本科生開了一門量子公開課。“那是我第一次真正接觸到量子物理。”劉華亮説，“感覺太酷了。”後來，他加入“九章”團隊。剛進實驗室時，他是個“實驗小白”；“九章二號”，他做邊緣工作，分析數據、調試光路；“九章三號”，他成為核心研發成員，論文共同第一作者；“九章四號”，他成長為第一作者。

1999年出生的龔思秋，大一的時候就主動找到陸朝陽教授，毛遂自薦想進實驗室。那時候他對量子力學還一知半解，就抱著厚厚的教材和老師們的論文“啃”，跟著前輩從最基礎的實驗操作學起。從出現在“九章一號”的“致謝”裏，到“九章二號”的合作者，再到“九章三號”“九章四號”的共同第一作者，如今的他已經能獨當一面，負責“九章四號”的矩陣測量、演算法優化等，還牽頭拓展了量子計算在圖論、機器學習、量子化學等領域的應用場景。

“00後”粟昊，一開始只是給師兄師姐打下手，幫忙整理數據、搬運器件。憑著一雙巧手和一股肯鑽研的勁，他慢慢成了團隊裏的“搭建能手”。“老師們從來不會因為我們年輕就不讓我們挑大梁，他們總是給我們試錯的空間，讓我們大膽去想、大膽去做。”粟昊説，這是“九章”團隊最吸引人的地方。

“九章四號”量子計算原型機示意圖。（科研團隊供圖）

從2020年到2026年，6年時間，“九章”從一號走到四號，導師搭平臺、指方向、定方案，把核心技術攻關任務交給年輕人，一批又一批的年輕人以最飽滿的熱情，接過前輩手中的接力棒，在這裡成長：當年的本科生成了博士生，當年的新人成了項目牽頭人，當年追著前輩腳步的科研“小白”，如今已經成了日漸成熟的青年科技工作者。

“靠近光、追隨光、成為光、散發光，我們完整經歷了這個過程。”劉華亮説。

120多年前量子論誕生之時，中國只能做看客。而今，憑藉一代代科研工作者取得的突破，中國已成為全球“第二次量子革命”的重要推動者與引領者。

目前“九章”系列是強大的專用量子電腦，它只擅長解決“高斯玻色取樣”這樣特定的數學問題。“九章四號”在規模與低損耗的雙重領先優勢為構建“萬億量子模式的三維簇態（容錯編碼資源態）”奠定了直接的技術基礎，進而為未來的“容錯光量子計算硬體”及通用量子電腦提供了更多可能性。

實現通用量子電腦，需要操縱上百萬個量子比特，同時也要具備糾錯能力。這些都需要在現有量子計算原型機基礎上不斷迭代，慢慢實現。一代代中國科研工作者，把最好的年華，獻給了這束足以照亮未來的光。

“與你們並肩奮鬥的日子，是我寶貴的記憶。”龔思秋即將畢業，畢業論文寫的是整個“九章”系列的發展，愛寫詩的他，在畢業論文致謝的最後寫了一首詩，其中一句：“光馳妙境開新宇，算破重霄越遠極。”

是啊，追光的人，必將光芒萬丈。（記者陳諾 何曦悅 戴威）